供配电技术（第4版）（微课版）课件 项目五 供配电二次回路和继电保护

项目五二次回路和继电保护内容：供配电系统的二次回路是实现供配电系统安全、经济、稳定运行的重要保障。继点保护是变电站二次回路的重要组成部分，也是供配电设计的主要内容。重点：供配电系统的二次回路；继电保护的基本知识和理论；电力变压器的继电保护；电力线路的继电保护；继电保护的整定计算方法。项目概述一、供配电系统的二次回路二次回路由二次设备组成，用来对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路，又称作二次接线系统。是实现供配电系统安全、经济、稳定运行的重要保障。随着变电站自动化水平的提高，二次回路将起到越来越大的作用。二次回路接线图可为现场技术人员对电气设备的安装、调试、检修、试验、查线等提供重要技术资料。二次回路可反映一次系统的工作状态及控制、调整一次设备。当一次系统发生事故时，能够立即动作，使故障部分退出运行。二、供配电系统的继电保护继电保护是用来提高供配电系统运行可靠性的反事故自动装置。继电保护与其他自动装置配合工作时，还可提高供配电系统运行的稳定性，所以，继电保护是电力系统自动化的重要内容之一。任务一认识供配电系统的二次回路【任务陈述】二次回路是由继电保护、安全自动控制、系统通讯、调度自动化、DCS自动控制系统等组成的系统，是供配电系统不可缺少的重要组成部分，也是实现人与一次系统的联系监视、控制，使一次系统能安全经济地运行。通过本任务，学习者应了解供配电系统二次回路操作电源的组成及作用；理解二次回路中电测量仪表与绝缘监察装置的布置与用途；理解各种信号回路的分析方法；了解高压断路器控制及信号回路，掌握二次回路的相关技能。型变电站任务的不同，掌握工厂变电站位置的选择原则。一、二次回路的操作电源操作电源主要供电给控制、保护、信号、自动装置回路以及操动机械和调节机械的传动机构；供事故照明、直流油泵及交流不停电电源用电，以保证事故保安负荷的工作。直流操作电源主要用于大、中型变配电所；交流操作电源通常用于小型变电站。【知识准备】1.直流操作电源大中型变电站中的直流操作电源，主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。（1）铅酸蓄电池铅酸蓄电池由二氧化铅的正极板、铅的负极板和密度1.2~1.3g/cm3的稀硫酸电解液组成。其放电和充电时的化学反应式为：优点：工作性能可靠。缺点：危险、腐蚀、维护量大和占用空间等。（2）镉镍蓄电池镉镍蓄电池由正极板、负极板、电解液组成。正极板为氢氧化镍或三氧化镍，负极板为镉，电解液为氢氧化钾或氢氧化钠等碱溶液。特点：工作性能可靠、腐蚀性小、大电流放电性能好、强度高和寿命长等，不需专门的蓄电池室，在大中型变电站应用普遍。镉镍蓄电池组的放电和充电时的化学反应式为：（3）蓄电池的运行方式蓄电池的运行方式有充电—放电运行方式和浮充电运行方式两种。①充电-放电运行方式②浮充电运行方式蓄电池组通常采用浮充电法，即先将蓄电池充好电，然后将浮充电设备和蓄电池并联工作，浮充电设备既给直流母线上的经常性负荷供电，又以不大的电流向蓄电池浮充电，用来补偿蓄电池由于自放电而损失的能量，使蓄电池经常处于满充电状态，延长了蓄电池的寿命。2.硅整流直流操作电源平时硅整流电源将厂用交流电变为直流电供给操作、保护及信号回路，并向电容器组充电。采用硅整流电容储能装置后，一般应有两个独立电源供电，一个接硅整流装置，一个备用。特点：价格便宜，占地面积小、维护量小、不需充电装置。但可靠性差，需加装补偿电容和交流电源自动投切装置，二次回路复杂。当电力系统发生故障时若引起厂用电源电压下降，则整流直流电压也相应下降，但充足电的电容器组可对继电保护装置和断路器跳闸线圈放电，使断路器可靠跳闸，从而保证电站运行的安全。硅整流电容储能直流系统原理图WO-合闸小母线WC-控制小母线WF-闪光小母线1C和2C-储能电容器3.闪光装置直流母线上还接有直流绝缘星宿装置和闪光装置。当某一母线对地绝缘电阻降低时，检测继电器动作发出信号，闪光装置提供闪光电源，工作原理如图所示：正常工作时，闪光小母线+WF不带电，当系统或二次回路发生故障时，继电器1K动作，使信号灯HL接于闪光小母线+WF上，闪光装置工作，利用与继电器K并联的电容器C的充放电，使继电器交替动作和释放，从而闪光小母线+WF电压交替升高和降低，信号灯发出闪光信号。2.交流操作电源交流操作电源可取自于所用电变压器，当保护、控制、信号回路的容量不大时，也可取自于电流互感器、电压互感器的二次侧。优点：接线简单、投资小，维护方便。缺点：不完善、不能构成复杂的保护。(1)站用变压器及其供电系统交流操作电源一般由主变压器供电，如图所示。这种交流操作电源适用于小型变电站。站用变一般都接在电源的进线处。一般情况下，采用一台站用变即可，但对一些重要的变电站，要求有可靠的站用电源，此电源不仅在正常情况下能保证供电给操作电源，而且应考虑在全站停电或站用电源发生故障时，仍能实现对电源进线断路器的操作和事故照明的用电，这时一般设有两台互为备用的站用主变。二、

电测量仪表与绝缘监视装置供配电系统中的电气测量有三个目的：一是计费测量；；二是对供电系统中运行状态、技术经济分析所进行的测量；；三是对交、直流系统的安全状况进行监测。目的不同，对测量仪表的要求也不一样。

1.电测量仪表配置①供配电系统的每一条电源进线上，必须装设计费用的有功电度表和无功电度表及反映电流大小的电流表。通常采用标准计量柜，计量柜内有计量专用电流、电压互感器。②在变电站的每一段3~10kV母线上，必须装设电压表4只，其中一只测量线电压，其它三只测量相电压。③35/6kV～10kV变压器应在高压侧或低压侧装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电度表和无功电度表各一只；6～10/0.4kV的配电变压器，应在高压侧或低压侧装设一只电流表和一只有功电度表，如为单独经济核算的单位变压器还应装设一只无功电度表。有功电度表无功电度表电压表电流表④3~10kV配电线路应装设电流表，有功电度表，无功电度表各一只，如不是单独经济核算单位时，无功电度表可不装设。当线路负荷大于5000kVA及以上时，应装设一只有功功率表。⑤低压动力线路上应装一只电流表。55kW及以上电动机回路应装一只电流表。照明和动力混合供电的线路上，照明负荷占总负荷的15%及以上时，应在每相上装一只电流表。如需电能计量，一般还应装设一只三相四线有功电能表。⑥三相负荷不平衡程度大于10%的高压线路和大于5%的低压线路应装3只电流表，照明变压器、照明与动力公用的变压器应装3只电流表。⑦电容器组总回路的每相应装设一只电流表，并应装设一只无功电能表。（2）仪表的准确度要求

①电测量奘置的准确度不应低于表6-1的规定。指针式仪表选用1.5级，数字式仪表选用0.5级。交流指示仪表的综合准确度不应低于2.5级,直流指示仪表的综合准确度不应低于1.5级，接于电测量变送器二次侧仪表的准确度不应低于1.0级。用于电测量奘置的电流、电压互感器及附件、配件的准确度不应低于表8-3的规定。②电能计量装置按其计量对象的重要程度和计量电能的多少分为五类：Ⅰ类电能计量装置：月用电量5000MWh及以上或变压器容量为10MVA及以上的高压用户；Ⅱ类电能计量装置：月用电量1000MWh及以上或变压器容量为2MVA及以上的高压用户；Ⅲ类电能计量装置：月用电量100MWh及以上或负荷容量为315kVA及以上的计费用户、用户内部用于承包考核用的计量点；Ⅳ类电能计量装置：负荷容量为315kVA及以下的计费用户、用户内部技术经济指标分析、考核用的电能计量装置；Ⅴ类电能计量装置：单相电力用户计费用的电能计量装置。电能计量装置的准确度不应低于表6-3的规定。2.

直流绝缘监察回路两点接地的危害如图中A、B两点接地时，就会使跳闸线圈YR得电而造成误跳闸事故。因此，直流系统中应装设绝缘监察装置，以便及时发现直流系统的接地故障，尽快找出接地点，隔离故障点并排除故障。直流系统中，正、负母线对地是悬空的，当发生一点接地时，并不会引起任何危害，但必须及时消除，否则当另一点接地时，会引起信号回路、控制回路、继电保护回路和自动装置回路的误动作。正常状态下，直流母线正极和负极的对地绝缘良好，电阻R+和R-相等，继电器KE线圈中只有微小的不平衡电流通过，继电器不动作。直流绝缘监视装置回路图当某极绝缘电阻下降到一定值时，流过继电器KE线圈的电流增大，继电器KE动作，其常开触点闭合，发出预告信号，光字牌亮，同时发出音响信号。利用转换开关ST和电压表2V，可判别哪一极接地。利用转换开关1SL和电压表1V，读直流系统总的绝缘电阻，计算每极对地绝缘电阻。供配电系统中，保护装置或监测装置动作后都要通过信号系统发出相应的信号提示运行人员。这个信号系统称为中央信号系统。中央信号有以下几种类型：断路器发生事故跳闸时，启动蜂鸣器（或电笛）发出声响，同时断路器的位置指示灯发出闪光，事故类型光字牌亮，指示故障的位置和类型。①事故信号当电气设备出现不正常运行状态时，启动警铃发出声响信号，同时标有故障性质的光字牌点亮，指示不正常运行状态的类型，如变压器过负荷、控制回路断线等。②预告信号三、

中央信号回路位置信号包括断路器位置（如灯光指示或操动机构分合闸位置指示器）和隔离开关位置信号等。③位置信号用于主控制室向其它控制室发出操作命令和控制室之间的联系。④指挥信号和联系信号①中央事故信号装置应保证在任一断路器事故跳闸后，立即发出音响信号和灯光信号；1.对中央信号回路的要求②中央预告信号装置应保证在任一电路发生故障时，能按要求（瞬时或延时）发出音响信号和灯光信号；③中央事故音响信号与预告音响信号应有区别。一般事故音响信号电笛或蜂鸣器，预告音响信号用电铃；④中央信号装置在发出音响信号后，应能手动或自动复归（解除）音响，而灯光信号及其它指示信号应保持到消除故障为止。⑤接线应简单、可靠，应能监视信号回路的完好性。⑥应能对事故信号、预告信号及其光字牌是否完好进行试验。⑦中央信号一般采用重复动作的信号装置，变配电所主接线比较简单时可采用不重复动作的中央信号装置。2.中央事故信号回路中央事故信号按操作电源分为交流和直流两类。按复归方法，可分为就地复归和中央复归两种。按其能否重复动作分为不重复动作和重复动作两种。（1）集中复归不重复动作的信号回路设断路器1QF因事故跳闸，事故信号回路起动，蜂鸣器HB发出声响。按2SB复归按钮解除音响。若此时2QF又发生了事故跳闸，蜂鸣器将不会发出声响，这就叫做“不能重复动作”。能在控制室手动复归称中央复归。1SB为试验按钮，用于检查事故音响是否完好。(2)中央复归重复动作的事故信号回路“重复动作”是利用控制开关与断路器辅助触点之间不对应回路中的附加电阻和信号冲击继电器实现的。3.中央预告信号回路中央预告信号指在供电系统中出现不正常工作状态时发出的音响信号。中央预告信号装置分有直流和交流，也有不重复动作和重复动作两种。(1)中央复归不重复动作预告信号回路系统发生不正常工作状态时，反映系统不正常状态的继电器常开触点

不正常工作状态未消除之前KS、HL、KM线圈一直是接通的，当另一设备发生不正常工作状态时，不能重复发出音响信号，只有相应的光字牌亮。光字牌亮

(2)中央复归重复动作预告信号回路系统发生不正常工作状态时电铃声响

光字牌亮预告信号音响部分的重复动作也是靠突然并入启动回路电阻，使流过冲击继电器的电流发生突变实现的。启动回路的电阻是光字牌中的灯泡。四、

高压断路器控制及信号回路1.高压断路器控制回路的要求为了实现对断路器的控制，必须有发出跳、合闸命令的控制机构；执行操作命令的操动机构；以及传送命令到执行机构的中间传送机构等。由这几部分构成的电路，即为高压断路器的控制回路。对断路器控制回路的基本要求如下：1.能手动和自动跳闸与合闸；2.应能监视控制回路操作电源及跳、合闸回路的完好性；应对二次回路短路

或过负荷进行保护；3.在跳闸或合闸完成后，应能自动解除命令脉冲，切断合闸或电源；4.应有反应断路器手动和自动跳、合闸的位置信号；5.应具有防止断路器多次跳闸的“防跳”措施；6.断路器的事故跳闸回路，应按不对应原理接线。7.对于采用气压、液压和弹簧操动机构的断路器，应有压力是否正常、弹簧

是否拉紧到位的监视和闭锁回路。2.电磁操动机构的断路器控制回路控制开关共有6个位置，其中“跳闸后”和“合闸后”为固定位置，其他为操作时的过渡位置。有时用字母表示6种位置，如“C”表示合闸中，“T”表示跳闸中，“P”表示预备合闸

，“D”表示合闸后。

(1)控制开关控制开关是断路器控制回路的主要控制元件，由运行人员操作使断路器跳、合闸，在变电所中常用的是LW2型系列自动复位控制开关，如下图示：6个位置(2)控制回路手动合闸闭合控制开关SA处于跳闸后位置

此时1QF接通，HG绿灯亮，表明断路器为断开状态，同时表明控制回路的两个熔断器完好，但是由于电阻1R的存在，流过合闸接触器线圈KM的电流很小，因此KM并不动作。

此时将SA顺时针旋转90°至预备合闸PC位置，使9、12接通，让信号灯与闪光小母线（+）WF相连。绿灯HG闪光，表明SA的位置虽然与“合闸后”位置相同，但断路器仍处于“跳闸后”状态，从而提醒运行人员核对操作对象是否有误。无误时，将SA继续顺时针旋转45°，置于合闸C。SA的5、8接通，使KM接通于+MC和-MC之间，KM1、KM2触点闭合，合闸线圈YO得电，断路器合闸。断路器手动合闸后，断路器辅助触点1QF断开使绿灯熄灭，2QF闭合，红灯亮16-13接通。但由于2R的存在，流过跳闸线圈YR的电流很小，不足以其触点动作。2.电磁操动机构的断路器控制回路SA继续旋转45°而置于跳闸位置6-7通，使跳闸线圈YR接电，断路器跳闸，红灯熄灭，绿灯发平光。控制开关SA逆时针旋转90°置于预备跳闸位置，13-14接通闪光母线，使红灯HR发出闪光。当松开SA后，SA自动回到跳闸后位置，10-11通，绿灯发出平光，表明断路器手动跳闸，又表明合闸回路完好。手动跳闸自动装置的继电器触点1K和2K的闭合分别实现合、跳闸控制。红灯发出闪光，表明断路器自动合闸，同时表明跳闸回路完好。绿灯发出闪光，表明断路器自动跳闸，又表明合闸回路完好。断路器的自动控制当断路器因故障跳闸时，保护出口继电器触点3K闭合，YR通电，断路器跳闸，HG发出闪光，运行人员须将SA旋转到相应的位置上，相应的信号灯发平光。出现多次“跳闸—合闸”现象，称为“跳跃”。跳闸电流流过防跳继电器KTL的电流线圈，使其启动，KTL1常开触点闭合自锁，

KTL2常闭触点打开，其KTL电压线圈也动作，自保持。防止了跳跃现象。断路器的防跳［任务实施］识读二次回路图二次回路图主要有二次回路原理接线图、二次回路原理展开图、二次回路安装接线图。某10kV线路的过电流保护原理接线如图所示。1.原理接线图其余参看课本。任务总结1.二次回路操作电源分为直流和交流两大类。直流操作电源又分为蓄电池供电和硅整流直流操作电源两种。交流操作电源取自变电站主变压器和电压互感器，主要供电给继电保护和跳闸回路。2.电气测量仪表是监视供电系统运行状况、计量电能消耗必不可少的设备，在装设和使用过程中应家的有关规定进行。绝缘监察装置的作用是专门用于监视中央信号屏上的对地绝缘状况的装置，一般装设在小电流接地系统。3.中央信号回路和断路器控制回路是二次回路的重要部分，断路器的控制有电磁式自动控制和手动控制等方式。信号系统包括灯光监视系统、音响监视系统和闪光装置等。任务二供配电系统的继电保护【任务陈述】继电保护装置是实现继电保护的基本条件，要实现继电保护的作用，就必须要具备有科学先进、行之有效的继电保护装置，所谓“工欲善其事、必先得其器”，有了设备的支持，才真正具备了维护供配电系统的能力。然而要掌握和做好继电保护工作，学习者就必须掌握继电保护的相关知识和技能。通过本任务，学习者应首先熟悉和了解继电保护的类型与继电保护装置，其次应理解和掌握继电保护装置的接线方式，理解过电流保护类型及其原理，掌握过电流保护的动作电流整定及保护灵敏度校验，了解高频保护装置的原理及作用。一、

继电保护的任务1.能自动迅速且有选择性地将被保护线路的故障元件从供配电系统中切除，保证其他非故障线路迅速恢复正常运行，并且避免故障元件继续遭到破坏。2.能够正确反映电气设备的异常运行状态，发出预警信号，以便操作人员采取措施，恢复电器设备的正常工作。3.与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置，备用电源自动投入装置等）配合，提高供配电系统的供电可靠性。继电保护是保障供配电系统安全可靠运行不可或缺的重要环节【知识准备】继电保护选择性示意图

2.继电保护的要求继电保护在其所规定的保护范围内，发生故障或不正常运行状态时应动作准确不拒动；发生任何保护不应该动作的故障或不正常运行状态，不应误动作。如上图所示系统K点发生短路，保护3不应该拒动，保护1和保护2不应该误动。

1.可靠性当供配电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障设备，使停电范围最小，保证系统中无故障部分仍能正常工作。2.选择性3.速动性供配电系统发生短路故障时，继电保护应能尽快动作切除故障，以减小故障引起的损失，提高电力系统的稳定性灵敏性是指继电保护在其保护范围内，对发生故障或不正常运行状态的反应能力。在继电保护的保护范围内，不论系统的运行方式、短路的性质和短路的位置如何，保护都应正确动作。

4.灵敏性继电保护的灵敏性通常用灵敏度KS来衡量，灵敏度愈高，反应故障的能力愈强。灵敏度Ks按下式计算：

不同作用的保护装置和被保护设备，所要求的灵敏度是不同的，在《继电保护和自动装置设计技术规程》中都有规定。三、继电保护的基本原理供配电系统中具有各种各样的保护装置，但基本上都是由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。如下图所示。故障量测量比较单元逻辑判断单元执行输出单元跳闸或信号整定值测量被保护设备的某物理量，并和保护装置的整定值进行比较，判断被保护设备是否发生故障，保护装置是否应该起动。根据测量部分输出量的大小、性质、出现的顺序，使保护装置按一定的逻辑关系工作，输出信号到执行部分。执行部分根据逻辑部分信号驱动保护装置动作，使断路器跳闸或发出信号。三、

常见的继电保护类型与继电保护装置1.常见的继电保护类型(1)按继电器的结构原理分，有电磁式、感应式、数字式、微机式等继电器；(2)按继电器反应的物理量分有电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、气体继电器等；(3)按继电器反应的物理量变化分，有过量继电器和欠量继电器，如过电流继电器、欠电压继电器；(4)按继电器在保护装置中的功能分，有起动继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器等。目前，供配电系统的一般用户常用的继电器主要是电磁式和感应式继电器。2.继电保护装置DL电磁式过电流继电器的内部结构示意图

1─线圈2─电磁铁3─Z型钢舌片4─轴5─反作用弹簧6─轴承7─静触点8─动触点9─动作电流调整杆10─标度盘（铭牌）图示为DL电磁式电流继电器内部结构图、内部接线图和图形符号。文字符号是KA。(1)电磁式继电保护装置①电磁式电流继电器DL系列电磁式过电流继电器用于电机变压器及输电线的过负荷及短路保护。工作原理当线圈中有电流通过时，衔铁克服反作用力矩处于动作状态，当电流升高到整定值时，继电器动合触点闭合、动断触点断开；当电流降低到0.8倍整定值时，继电器触点复归。使过电流继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流，用Iop.kA表示。使继电器返回到起始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用Ire.KA表示。继电器的返回电流与动作电流之比称为返回系数Kre，即：电磁式电流继电器的返回系数通常为0.85。②电磁式电压继电器DJ型电磁式电压继电器的结构和工作原理与DL型电磁式电流继电器基本相同。不同之处仅是电压继电器的线圈匝数多，导线细，且与电压互感器的二次绕组并联。电压继电器的文字符号用KV表示。电磁式电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器两种。过电压继电器返回系数小于1，通常为0.8，欠电压继电器返回系数大于1，通常为1.25。③电磁式时间继电器时间继电器用于继电保护装置中，使继电保护获得需要的延时，以满足选择性要求。DS型电磁式时间继电器内部结构由电磁系统、传动系统、钟表机构、触头系统和时间调整系统组成。如图所示。DS型电磁式时间继电器的内部接线如图左示。图右为它的图形符号。④电磁式信号继电器信号继电器在继电保护装置中用于发出指示信号，表示保护动作，同时接通信号回路，发出灯光或者音响信号。中间继电器触头容量较大，触头数量较多，在继电保护装置中用于弥补主继电器触头容量或触头数量的不足。(5)电磁式中间继电器

(2)感应式继电保护装置GL系列感应式过电流继电器

1─线圈2─铁心3─短路环4─铝盘5─钢片6─框架

7─调节弹簧8─制动永久磁铁9─扇形齿轮10─涡杆

11─扁杆12─继电器触头13─时间调节螺杆

14─速断电流调节螺杆15─衔铁16─动作电流调节插销感应式电流互感器用于电动机、变压器与输电线的过负荷短路及短路保护中作为反时限元件。图示GL系列具有反时限及瞬时动作特性，结构为凸出式，有板前和板后两种接线形式。工作原理：反时限动作：从继电器感应系统动作到触头闭合的时间为继电器的动作时限。继电器线圈中电流越大，铝盘转速越快，扇形齿轮上升速度也越快，动作时限越短。这就是感应式电流继电器的反时限特性。感应式电流继电器由感应系统和电磁系统两个系统构成GL系列感应式过电流继电器感应式电流继电器铝盘受力示意图1-线圈；2-电磁铁；3-短路环；4-铝盘；5-钢片；6-铝框架；7-调节弹簧；8-制动永久磁铁；9-轴速断动作：继电器线圈中的电流增大到继电器的速断电流整定值时，电磁铁将衔铁瞬时吸下。（5）继电保护的发展趋势建国以来，我国电力系统继电保护技术经历了4个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术以史无前例的速度迅猛发展，趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。我国常规继电保护起始于50年代，到2000年继电保护就基本实现了综合自动化，而综合自动化只经过了2年的时间就过渡到了数字自动化阶段，数字自动化只经历了1年的时间，我国出台的继电保护技术标准和设计规范又提出了智能化，继电保护技术出现了跨越式的发展。继电保护的技术革新，引领了继电保护的智能化。近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。电流保护的接线方式是指电流继电器与电流互感器的连接方式。继电保护装置可靠动作的前提是电流互感器能否正确反映外部情况，这与电流保护的接线方式有很大的关系。接线方式不同，流入继电器线圈中的电流也不一样。工厂供配电系统的继电保护中，常用的接线方式有以下3种。1.三相三继电器接线方式三相三继电器接线方式中，当任何形式的短路发生时，都有相应的二次故障电流流入继电器，因此可以保护各种形式的相间短路和单相接地短路故障。由于这种接线方式所用设备较多，接线复杂，因此主要用于大接地电流系统的保护。四、

继电保护装置的接线方式2.两相两继电器接线方式这种接线方式能保护各种相间短路，但不能保护两相接地短路和未装电流互感器的单相接地短路故障。两相两继电器接线方式设备较少、接线方式简单。多用于中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中。3.两相一继电器接线方式两相一继电器接线方式的电流互感器通常接在A相和C相，继电器中流过的电流为两相电流相量之差，因此又称为两相电流差式接线。这种接线的接线系数随短路种类不同而不同，保护灵敏度也不同，主要用于高压小容量电动机的保护。为便于分析和保护的整定计算，引入接线系数Kw，它是流入继电器的电流IKA与电流互感器二次绕组电流I2的比值，即：4.

接线系数三相三继电器接线方式和两相两继电器接线方式中，KW=1。对于两相一继电器接线方式，当三相短路时，KW=1.732；只有一相装电流互感器的两相短路时，KW=1；对于两相都装有电流互感器的两相短路时，KW=2。1.定时限过电流保护及其保护原理当通过线路的电流大于继电器的动作电流，保护装置启动，并用时限保证动作的选择性，这种继电保护装置称为过电流保护。定时限过电流保护是指保护装置的动作时间不随短路电流的大小而变化的一种保护。定时限过电流保护常用作工厂配电线路的保护。五、

过电流保护及保护原理定时限过电流保护的接线图QF-断路器；TA-电流互感器；KA-电流继电器；YR-跳闸线圈KT-时间继电器；KS-信号继电器；KM-中间继电器；定时限过电流保护的原理图中，所有元件的组成部分都集中表示出来；展开图中所有元件的组成部分按所属回路分开表示。显然展开图简明清晰，因此工厂配电线路的二次回路图通常采用展开图说明。当电力系统的一次线路发生短路时，通过线路的电流突然增大，与一次线路中的电流互感器相连的过电流继电器1KA（或2KA）中的电流也相应突然增大，当大于其设定的动作电流值时，就会引起过流继电器1KA（或2KA）动作，使其连接在二次回路中的常开触点闭合，时间继电器KT线圈得电，经过一定的延时，KT延时触点闭合，使信号继电器KS线圈得电，指示牌掉下，KS常开触点闭合，启动信号回路，发出灯光和音响信号；中间继电器KM的线圈与KS同时得电，其常开触点闭合，接通断路器跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障线路。反时限过电流保护的原理图和展开图QF-断路器；TA-电流互感器；KA-电流继电器；YR-跳闸线圈2.反时限过电流保护装置的接线和工作原理反时限过电流保护的原理图中，由GL型感应式电流继电器作为反时限过电流保护装置。该继电器具有反时限特性：当短路电流越大时，继电器动作的时限就越短。反时限过电流保护采用交流操作的去分流跳闸原理。由展开图可知，当线路正常运行时，跳闸线圈被1KA和2KA的常闭触点短路，电流互感器二次侧电流经继电器线圈及常闭触点直接构成回路，保护不动作。当线路发生短路时，1KA(或2KA)继电器动作，其常闭触点打开、常开触点闭合，电流互感器二次侧电流流经跳闸线圈YR1(或YR2)，由原理图可看出，YR1和YR2直接控制断路器QF的跳闸，因此当过电流直接流经YR1(或YR2)时，就会使断路器跳闸切除故障线路。3.定时限和反时限过电流保护的比较定时限过电流保护的优点是：动作时间较为准确，容易整定，误差小。缺点是：所用继电器数目较多，因此接线复杂，继电器触点容量较小，需要直流操作电源，投资较大，另外靠近电源处保护动作时间太长。通过以上比较可知，反时限过电流保护装置具有继电器数目少，接线简单，以及可直接采用交流操作跳闸等优点，常用于大容量电动机的保护。反时限过电流保护的优点是：继电器的数量大大减少，其接线简单，只用一套GL系列继电器就可实现不带时限的电流速断保护和带时限的过电流保护。由于GL继电器触点容量大，因此可直接接通断路器的跳闸线圈，而且适用于交流操作。缺点是：运作时间的整定和配合比较麻烦，而且误差较大，尤其是瞬动部分，难以进行配合；而且当短路电流较小时，其动作时间可能会很长，延长了故障持续的时间。由于电流速断保护的动作电流大于线路末端的最大三相短路电流，所以电流速断保护不能保护线路全长，只能保护线路的一部分，线路不能被保护的部分称为保护死区，线路能被保护的部分称为保护区。瞬时电流速断保护区说明为了弥补速断存在死区的缺陷，一般规定，凡装设电流速断保护的线路，都必须装设带时限的过电流保护。而且，过电流保护的动作时间比电流速断保护至少长一个时间级差Δt=0.5~0.7s，前后级过电流保护的动作时间符合前面所说的“阶梯原则”，以保证选择性。4.

速断保护②为保证保护装置在外部故障切除后，能可靠地返回到原始位置，防止发生误动作，以保护装置的返回电流Ire1>IL.max也作为动作电流整定依据，同时引入可靠系数Kre1。即继电器动作电流：1.动作电流的整定带时限过电流保护，包括定时限和反时限两种的动作电流Iop，是指继电器动作的最小电流。过电流保护的动作电流整定，必须满足下面两个条件。①为避免在最大负荷通过时保护装置误动作，过电流保护的动作电流整定应该躲过线路的最大负荷电流（包括正常过负荷电流和尖峰电流）IL.max。即：Iop1>IL.max。六、

过电流保护的动作电流整定及保护灵敏度校验某高压线路的计算电流为100A，线路末端的三相短路电流为1200A。现采用GL15/10型电流继电器，组成两相电流差式接线的相间短路保护，电流互感器变流比为320/5。试整定此继电器的动作电流。解即此继电器的动作电流可取整数9A。查Kre=0.8，Kw=，Krel=1.3，IL.max=2Ii=2×100A=200A由过电流保护动作电流整定公式可得：［任务实施］工程实例分析当k点发生短路时，根据选择性要求，应该距k点最近的保护装置2KA动作，因此保护装置2KA的动作时限应最小；保护装置1KA的动作时限应比2KA的动作时限增加

t，即：t2=t0

t1=t2+Δt考虑到断路器动作和灭弧时间，定时限级差Δt取0.5秒，反时限Δt取0.7秒。动作时限整定（定时限）当线路2WL的k点发生短路时，由于短路电流远大于正常最大负荷电流，所以沿线路的过电流保护装置1KA、2KA都要启动。在正确动作情况下，应该是靠近故障点k的保护装置2KA首先断开2QF，切除故障线路2WL。保护装置的返回电流也必须躲过线路的最大负荷电流，即过电流保护装置的动作时限，应从距离电源最远的保护装置开始，按阶梯原则整定。动作时限整定（反时限）整定反时限过电流保护的动作时限时，应指出某一动作电流倍数(通常为10倍)时的动作时限。为保证动作的选择性，反时限过电流保护时限整定也应按照阶梯原则来确定，时限级差为Δt=0.7s。动作时限整定具体步骤如下：①计算线路2WL首端K点三相短路时保护2的动作电流倍数n2：式中，IK.KA2为K点三相短路时，流经保护2继电器的电流IK.KA2=Kw2∙IK/Ki.2，Kw2和Ki.2分别为保护2的接线系数和电流互感器变比。②由n2从特性曲线2求K点三相短路时保护2的动作时限t2，即：③计算K点三相短路时保护1的实际动作时限t1，t1应较t2大一个时限级差Δt，以保证动作的选择性，即：④计算K点三相短路时，保护1的实际动作电流倍数n1。式中，IK.KA1为K点三相短路时，流经保护1继电器的电流IK.KA1=Kw1∙IK/Ki.1，Kw1和Ki.1分别为保护1的接线系数和电流互感器变比。2.保护灵敏度校验若过电流保护的灵敏度达不到要求，可采用带低电压闭锁的过电流保护，此时电流继电器动作电流按线路的计算电流整定，以提高保护的灵敏度。过电流保护的灵敏度用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流IK(2)min进行校验。式中Iop1——保护装置的一次侧动作电流整定值；I（2）kmin是系统最小运行方式下被保护范围末端发生金属性短路的最小短路电流值。试整定下图所示线路1WL的定时限过电流保护。已知1TA的变比为750/5A，线路最大负荷电流（含自启动电流）670A，保护采用两相两继电器接线，线路2WL定时限过电流保护的动作时限0.7s，最大运行方式时K1点三相短路电流4kA，K2点三相短路电流2.5kA，最小运行方式时K1和K2点三相短路电流分别为3.2kA和2kA。解例①整定动作电流：(拟选DL继电器，所以kW=1，kre1=1.2，kre=0.85)选DL-11/10电流继电器，线圈并联，整定动作电流取整数7A。过电流一次侧动作电流为：②整定动作时限线路1WL定时限过电流保护的动作时限应较线路2WL定时限过电流保护动作时限大一个时限级差Δt：③校验灵敏度按规定：主保护SP1≥1.5，后备保护的SP2≥1.25；保护线路1WL的灵敏度按线路1WL末端最小两相短路电流校验：线路2WL后备保护灵敏度，用线路2WL末端最小两相短路电流校验：由此可见，保护整定满足灵敏度要求。由于电流速断保护动作不带时限，为了保证速断保护动作的选择性，在下一级线路首端发生最大短路电流时电流速断保护不应动作，即速断保护动作电流Iop1＞IK.max，从而，速断保护继电器的动作电流整定值为：式中，IK.max为线路末端最大三相短路电流；Kre1为可靠系数，DL型继电器取1.3，GL型继电器取1.5；Kw为接线系数；Ki为电流互感器变比。由上式可求得的动作电流整定计算值，整定继电器的动作电流。对GL型电流继电器，还要整定速断动作电流倍数，即式中：IOP.KA（ioc）为电流速断保护继电器动作电流整定值；Iop.KA(oc)为过电流保护继电器动作电流整定值。电流速断保护的灵敏度，按规定其保护装置安装处的最小短路电流可作为校验值，即电流速断保护的灵敏度必须满足条件：图中，1KA、2KA为定时限过电流保护继电器，3KA、4KA为电流速断保护继电器。在速断保护的范围内发生短路时，由速断保护继电器动作，瞬时跳闸；在线路末端发生短路时，则由过电流保护继电器动作。

阶段式电流保护图示为三段式电流保护接线图瞬时电流速断保护虽然能迅速切除短路故障，但不能保护线路全长，而时限电流速断保护虽能保护线路全长，却不能作为相邻线路的后备保护，过电流保护可以保护本级线路和相邻线路的短路故障，作为本级线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护，但动作时间往往较长。因此，三种保护各有其优缺点。为了保证快速而有选择性地可靠切除故障，常常将瞬时电流速断、时限电流速断和过电流保护组合在一起，构成阶段式电流保护，使之相互配合和补充。图中，电动机M保护4可采用瞬时电流速断保护，动作电流按电动机最大起动电流整定，电动机发生短路故障保护瞬时动作，切除故障。线路3WL保护3采用瞬时电流速断和过电流保护构成的二段式保护，过电流保护动作时限0.5s，若线路3WL发生短路故障无瞬时切除的要求，也允许只装设过电流保护。线路1WL和2WL的保护1和保护2，装设瞬时电流速断、时限速断和过电流保护的三段式保护，时限速断保护动作时限0.5s；瞬时电流速断保护为主保护，时限速断保护为辅助保护，过电流保护为近后备保护。在同一网络的所有线路上，电流继电器应接于相同两相的电流互感器上。由图可见，当网络任意点发生短路时，都可以在0.5s以内切除故障。七、

高频保护装置1.

高频保护的基本原理定义：高频保护是指将线路两端的电气量转换为高频信号，利用输电线距构成的高频通道，将高频信号传送至对端进行比较，从而决定是否动作的一种继电保护。(1)高频闭锁方向保护基本原理通过高频通道传送两侧的功率方向，在每侧借助于高频信号判别故障是处于保护范围之内还是之外。一般规定：从母线流向线路的功率方向为正方向，从线路流向母线的功率方向为负方向。比较被保护线路两端的短路功率方向，即传送来的高频信号代表对侧的功率方向信号，当线路两端的功率方向都是由母线指向线路时，称为方向相同，保护装置动作；当线路外部发生故障时，一侧的功率方向指向母线，说明故障，该侧保护启动收发信机，发出闭锁信号。利用高频信号将电流的相位传送到对侧，比较被保护线路两侧的电流相位，根据比较的结果产生速断动作或不动作。(2)相差动高频保护的基本原理2.

高频保护的结构(1)继电部分对反映工频电气量的高频保护来说，这类高频保护是在原有的保护原理上发展起来的，如方向高频保护、距离高频保护、电流相位差动高频保护等，他们的继电部分与原有的保护原理相似，而对于不反映工频电气量的高频保护来说，则其继电部分则是根据新原理构成的。(2)继电部分将高频收发信机与输电线路连接，用输电线路作为高频通道有两种选择方式：一种是利用“导线-大地”作为高频通道，另一种是利用“导线-导线”作为高频通道。前一种只需要在一相上装设构成通道的设备，因而投资少，但高频通道对高频信号的衰减以及干扰都较大。后一种需要在两相上装设构成通道的设备，因而投资较多，但高频信号的衰减及干扰均比前一种要小。在我国的电力系统中，目前广泛采用投资较小的“导线-大地”的通道方式，这种高频通道如下图所示。3.

高频通道的工作方式和高频信号的作用高频保护按通道工作方式可分为正常有高频电流通过时的长期发信方式和正常无高频电流通过时的故障再启动发信方式。(1)高频电流与高频信号①对于长期发信的高频保护，线路在正常运行时一直有高频电流，但这连续的高频电流不给任何信号，即没有闭锁信号，又没有允许跳闸信号。当线路上发生故障后，由操作电源调制高频电流，以使高频电流出现中断间隙信号。因此对长期发信的高频保护来说，有高频电流，表示无信号，而无高频电流却是表明有信号。②对于故障时启动发信的高频保护，线路在正常运行时没有高频电流，一旦发生故障，线路上才会有高频信号。①闭锁信号：是能阻止保护动作于跳闸的信号。无闭锁信号存在是可保护动作与跳闸的必要条件，但必须同时满足本端保护元件运作和没有闭锁信号两个条件时，保护才能作用于跳闸。(2)传递高频信号的性质②允许信号：允许信号是保护能动作跳闸的必要条件，欲使保护动作于跳闸，必须满足本端保护元件动作和有允许信号存在这两个条件。③跳闸信号：能直接使断路器跳闸的信号称为跳闸信号。跳闸信号与保护元件是否动作无关，跳闸信号是保护能动作跳闸的充分条件。跳闸信号与允许信号相比，除直接动作于跳闸外，其他性质与允许信号相同。4.

高频保护的特点线路两端的厂站运行值班员，应在调度员的命令下同时执行高频保护投入、退出运行操作。高频保护投入、退出运行的操作应通过操作保护压板来执行，除特殊情况外一般不关闭收发信机的电源。当高频通道衰耗超过规定范围时，规定当收信电平较正常值降低6dB时，应将高频保护退出运行。①高频保护应定期交换信号回路，以检查两侧保护和通道情况。②为防止信号衰减，使受端收信可靠。检查高频通道的规定裕量范围为0.7～1.5